3 EQ 放大器和 EQ 指數(shù)

在 PCIe 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器中，均衡由包含多個(gè)放大器的特殊模擬濾波器來執(zhí)行。總的來說，它們構(gòu)成了一個(gè)連續(xù)時(shí)間線性均衡器 (CTLE) 級(jí)。濾波器的總體頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)用于補(bǔ)償特定類型信號(hào)介質(zhì)（通常為銅 PCB 布線）的插入損耗，并且具有各種可調(diào)節(jié)的增強(qiáng)強(qiáng)度，以便器件能夠準(zhǔn)確補(bǔ)償一定范圍的損耗（固定升壓可能不靈活，因?yàn)橄鄬?duì)于系統(tǒng)中的實(shí)際損耗應(yīng)用過多或過少的增強(qiáng)會(huì)對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響）。

以 TI PCIe Gen 5 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器為例，每個(gè)通道的均衡系統(tǒng)由三個(gè)放大器組成：

• EQ 增強(qiáng) 1
• EQ 增強(qiáng) 2
• EQ 增強(qiáng) 1（二階）

圖 3-1 TI PCIe Gen 5 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的 EQ 放大器

為了更好地控制整個(gè)濾波器形狀，其中每個(gè)放大器側(cè)重于一個(gè)稍微不同的頻率區(qū)域。EQ 增強(qiáng) 1 往往運(yùn)行在接近奈奎斯特頻率的地方，EQ 增強(qiáng) 2 往往運(yùn)行在高于奈奎斯特頻率的地方，而 EQ 增強(qiáng) 1（二階）往往運(yùn)行在中頻到低頻。但是，整體活動(dòng)仍然重疊，例如，更改 EQ 增強(qiáng) 1（二階）也會(huì)影響高頻區(qū)域。

以下幾幅圖像展示了網(wǎng)絡(luò)分析器基準(zhǔn)測(cè)試設(shè)置中單個(gè)放大器設(shè)置的一些行為；請(qǐng)注意，方法和趨勢(shì)與前面所示的 EQ 曲線稍有不同。“EQ 指數(shù)默認(rèn)值”用作比較的基線，數(shù)據(jù)以淺粉色跡線的形式保存在存儲(chǔ)器中。品紅色波形是來自自定義設(shè)置的數(shù)據(jù)，通過將其中一個(gè)放大器設(shè)置更改為最大值或最小值，從“EQ 指數(shù)默認(rèn)值”更改而來。

圖 3-2 EQ 指數(shù)默認(rèn)值與最大 EQ 增強(qiáng) 1 之間的關(guān)系

圖 3-4 EQ 指數(shù)默認(rèn)值與最小 EQ 增強(qiáng) 1（二階）之間的關(guān)系

圖 3-3 EQ 指數(shù)默認(rèn)值與最大 EQ 增強(qiáng) 2 之間的關(guān)系

由于調(diào)整各個(gè)放大器設(shè)置可能很復(fù)雜，TI Gen 5 和 Gen 4 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器會(huì)將三個(gè)放大器設(shè)置的組合組織到 EQ 指數(shù) 系統(tǒng)中，其中，EQ 指數(shù) 0 是轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可能達(dá)到的最低均衡設(shè)置，較高指數(shù)具有連續(xù)較高的增強(qiáng)強(qiáng)度，這是在奈奎斯特頻率下應(yīng)用的增強(qiáng)測(cè)量結(jié)果。

表 3-1 摘自如何調(diào)整 TI PCIe Gen5 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器 應(yīng)用手冊(cè)，可估算 Gen 5 轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)中每個(gè) EQ 指數(shù)的增強(qiáng)。請(qǐng)注意，各個(gè)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品在每個(gè)設(shè)置的確切增強(qiáng)量方面各不相同，此表僅用于說明，可在工程設(shè)計(jì)期間查閱產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。

如前所述，插入損耗通常在奈奎斯特頻率下測(cè)量。基本的直覺是，在奈奎斯特頻率下低 EQ 指數(shù)與低增強(qiáng)旨在補(bǔ)償少量的插入損耗，而較高 EQ 指數(shù)與較高增強(qiáng)可以補(bǔ)償較高的插入損耗。在大多數(shù)應(yīng)用中，此簡(jiǎn)化視圖足以支持轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的使用和調(diào)優(yōu)。

在某些情況下，損耗曲線的電磁特性與簡(jiǎn)單 PCB 布線大相徑庭，或者信號(hào)性能裕量很小，需要進(jìn)行微調(diào)以進(jìn)行優(yōu)化，那么還可以考慮非奈奎斯特頻率下的濾波器活動(dòng)。即使是連續(xù)的 EQ 指數(shù)，在放大器設(shè)置的組合中也可能存在重大差異，導(dǎo)致濾波器活動(dòng)的差異超出奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)所顯示的范圍。

例如，在 Gen 5 器件中，EQ 指數(shù) 4 和 EQ 指數(shù) 5 是連續(xù)的，在奈奎斯特頻率下具有類似的增強(qiáng)（DS320PR810 在 16GHz 時(shí)分別約為 8dB 和 10dB），但放大器的配置并不相同，如圖 3-5 中 TI SigCon Architect GUI 軟件的圖像所示：

圖 3-5 EQ 指數(shù) 4 和 EQ 指數(shù) 5 比較

由于 EQ 增強(qiáng) 1 和 EQ 增強(qiáng) 2 值的存在，EQ 指數(shù) 4 提供了以奈奎斯特頻率和略高于奈奎斯特頻率的高水平升壓，而 EQ 增強(qiáng) 1（二階）被繞過。EQ 指數(shù) 5 依賴于 EQ 增強(qiáng) 1（二階），因此除了奈奎斯特頻率下的增強(qiáng)之外，在中低頻率范圍內(nèi)具有更多的活動(dòng)。

出于這些原因，為應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)?EQ 指數(shù)可能并不總是計(jì)算 PCIe 鏈路中所需的擴(kuò)展量，然后根據(jù)器件數(shù)據(jù)表中的值選擇最接近的 EQ 指數(shù)這么簡(jiǎn)單。上述過程可為進(jìn)一步調(diào)整提供一個(gè)起點(diǎn)，但有可能在其他附近的設(shè)置中實(shí)現(xiàn)更好的性能，在這些設(shè)置中，濾波器成形的精細(xì)細(xì)節(jié)與系統(tǒng)的實(shí)際損耗分布的匹配度更高。這可以在電路板設(shè)計(jì)過程中通過信號(hào)完整性仿真進(jìn)行探索，并在制造電路板后調(diào)整轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器時(shí)進(jìn)行測(cè)試。